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Denksport Physik, Lösungen & Fragen
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Homer J.
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Anmeldungsdatum: 02.01.2008
Beiträge: 581

BeitragVerfasst am: Sa Jun 05, 2010 11:07 am    Titel: Antworten mit Zitat

Bin zwar nicht unser Doktor aber ich schau sie mir trotzdem mal an Wink

2 ist c, da beide das gleiche Volumen haben, also den gleichen Auftrieb erfahren.

Bei 4 hätte ich auf b getippt, da dass Schiff ja kein Wasser mehr verdrängt sondern voll läuft. Bin mir aber recht unsicher. Vorher hat es ja einen rießen Hohlraum unter Wasser gedrückt, also ist der Pegel gestiegen. Jetzt nimmt es ja Wasser auf.

5 hab ich c. Der Auftrieb ändert sich ja nicht. S.188

8 weiß ich nicht.

9 hab ich c. Durch das fehlende Stück wird der Eisberg ja leichter. Hat aber noch das gleiche Volumen unter Wasser, also die gleiche Auftriebskraft. Aber weniger Gewicht, also wird er nach oben gehoben.

15 hab ich b. Ist ja das Prinzip vom Saugheber, und der ist vom Luftdruck unabhängig. Müsste hier ja nur um den Wasserdruck gehen.

17 müsste a sein. Ist ja auf S222 erklärt

18 tipp ich auch auf a.

19 a?

20 vllt c? Flüssigkeitsdruck ist hier am größten

Beim Rest bin ich deiner Meinung. Muss aber nicht alles richtig sein was ich hier geschreiben hab Wink
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next_pilot
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Anmeldungsdatum: 09.03.2010
Beiträge: 120

BeitragVerfasst am: Sa Jun 05, 2010 12:30 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Homer J. hat folgendes geschrieben:
Bin zwar nicht unser Doktor aber ich schau sie mir trotzdem mal an Wink

2 ist c, da beide das gleiche Volumen haben, also den gleichen Auftrieb erfahren.

Bei 4 hätte ich auf b getippt, da dass Schiff ja kein Wasser mehr verdrängt sondern voll läuft. Bin mir aber recht unsicher. Vorher hat es ja einen rießen Hohlraum unter Wasser gedrückt, also ist der Pegel gestiegen. Jetzt nimmt es ja Wasser auf.

5 hab ich c. Der Auftrieb ändert sich ja nicht. S.188

8 weiß ich nicht.

9 hab ich c. Durch das fehlende Stück wird der Eisberg ja leichter. Hat aber noch das gleiche Volumen unter Wasser, also die gleiche Auftriebskraft. Aber weniger Gewicht, also wird er nach oben gehoben.

15 hab ich b. Ist ja das Prinzip vom Saugheber, und der ist vom Luftdruck unabhängig. Müsste hier ja nur um den Wasserdruck gehen.

17 müsste a sein. Ist ja auf S222 erklärt

18 tipp ich auch auf a.

19 a?

20 vllt c? Flüssigkeitsdruck ist hier am größten

Beim Rest bin ich deiner Meinung. Muss aber nicht alles richtig sein was ich hier geschreiben hab Wink


gg ich bin für jede zielführende Hilfe dankbar Very Happy

2) Da sag ich deswegen b weil das Holz schwimmt und somit nicht komplett unter Wasser is, das Eisen schon. Ist das gleiche wie bei 9 in meinen Augen, man entfernt Volumen/Gewicht => Auftrieb sinkt
Wobei deine Antworten nicht unlogisch klingen . . .
Aber is das nicht ein Widerspruch bei dir bei 9? Du sagst es bleibt das gleich Vol unter wasser, aber das er aufgrund von weniger gewicht gehoben wird, demnach singt aber auch das Vol unter wasser wenn er gehoben wird.

4) es verdrängt dann kein wasser mehr, ja, aber es hat davor soviel wasser verdrängt wie es an eigengewicht hat, demnach dürfte der wasserspiegel ja nicht sinken wenn das schiffchen untergeht.
Das is ja die gleiche Grundlage wie bei 3), da bin ich für c, also wenn du mir bei 4 widersprichst müsstest du mir bei 3 auch widersprechen od?

5) da dachte ich auch c aber die Luft wird infolge des schweredrucks zusammengedrückt, meine theorie war das ich dann weniger auftrieb habe, weil große höhen geringere dichten mehr auftrieb.

Cool wetten würd ich da auch nicht drauf, a schien mir noch am plausibelsten zu sein

9) hab ich bei 2) erwähnt

15) ich hab mir das so erklärt, keine luftdruck = vakuum und im vakuum schwirrt ja alles iwie umher, also zb wenn man etwas aus einer flasche ausgießt würde das nicht so aussehn wie auf der erde sondern die flüssigkeit würd sich tröpfchenförmig einfach iwie im raum verteilen
(Theorie)

17) da hab ich hin und her überlegt, und wohl zu hastig gelsen auf S. 222, a müsste stimmen.

1Cool da hab ich auch nur das vielleicht a

19) ka

20) Der Schweredruck am Boden einer Quecksilbersäule ist so groß wie der Luftdruck, deswegen für einen best Luftdruck best Höhe, deswegen dachte ich d)
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next_pilot
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Anmeldungsdatum: 09.03.2010
Beiträge: 120

BeitragVerfasst am: So Jun 06, 2010 5:40 pm    Titel: Wärme Lösungen Antworten mit Zitat

Hier meine geistigen Ergüsse zu den Wärme Fragen

1 abhäng von der Raumtemp?!?! weiß jetzt nich wirklich wie das ohne diese fehlende Angabe zu beantworten ist. Wird aber höchstwahrscheinlich c) sein
2 b
3 hängt auch iwie davon ab wies mit dem Druck aussieht? normalerweise b)
4 b
5 b, b
6 a
7 d
8 b
9 c
10 a
11 b
12 b
13 d
14 a
15 a
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skywards
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Anmeldungsdatum: 08.05.2010
Beiträge: 34

BeitragVerfasst am: Di Jun 22, 2010 4:46 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Tag zusammen,

Hab die Fluidik Fragen grad auch noch mal gemacht und geb mal meinen Senf zu den Fragen ab die unklar waren.

next_pilot hat folgendes geschrieben:

2) Da sag ich deswegen b weil das Holz schwimmt und somit nicht komplett unter Wasser is, das Eisen schon. Ist das gleiche wie bei 9 in meinen Augen, man entfernt Volumen/Gewicht => Auftrieb sinkt
Wobei deine Antworten nicht unlogisch klingen . . .
Aber is das nicht ein Widerspruch bei dir bei 9? Du sagst es bleibt das gleich Vol unter wasser, aber das er aufgrund von weniger gewicht gehoben wird, demnach singt aber auch das Vol unter wasser wenn er gehoben wird.


Meines Erachtens muss es 4c sein, da die beiden Klötze das gleiche Volumen haben. Ist zwar richtig dass das Holz nicht komplett unter Wasser ist, aber das liegt am geringeren Gewicht vom Holz und hat nichts mit der Auftriebskraft zu tun.

Bei 9 ist denke ich auch c richtig. Wenn der obere Teil des Eisbergs entfernt wird, hat das eine Reduktion des Gewichts zur Folge. Da die Auftriebskraf gleich bleibt muss der Gesamtdruck bzw die Nettokraft auf die Unterseite zunehmen und der Eisberg treibt ein Stück nach oben.


Zitat:
5) da dachte ich auch c aber die Luft wird infolge des schweredrucks zusammengedrückt, meine theorie war das ich dann weniger auftrieb habe, weil große höhen geringere dichten mehr auftrieb.


müsste auch c sein. Wenn ein Gegenstand unter Wasser gedrückt wird ist der Druck auf die Unterseite immer höher als auf die Oberseite. Hat Homer ja schon geschrieben.

Zitat:
4) es verdrängt dann kein wasser mehr, ja, aber es hat davor soviel wasser verdrängt wie es an eigengewicht hat, demnach dürfte der wasserspiegel ja nicht sinken wenn das schiffchen untergeht.
Das is ja die gleiche Grundlage wie bei 3), da bin ich für c, also wenn du mir bei 4 widersprichst müsstest du mir bei 3 auch widersprechen od?


Das Schiff verdrängt nur so viel Wasser wie der Rumpf bis zur Wasserlinie verdrängt. Wenn aber das Schiff ein Leck hat läuft doch der gesamte Rumpf voll oder? Von daher müsste der Wasserspiegel eigentlich sinken.

Die Sache mit dem Klo hab ich nicht so richtig gechekt, spielt der Luftdruck da jetzt eine Rolle oder nicht?

So long ..
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pizzaboy
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Anmeldungsdatum: 04.10.2010
Beiträge: 27

BeitragVerfasst am: So Okt 17, 2010 9:19 am    Titel: Antworten mit Zitat

Also zuerst mal stimme ich Skywards Größtenteils zu. Wie das mit dem Schiff und der Toilettenspülung aussieht versteh ich aber (auch) nicht. Werd ich mal noch recherchieren müssen.

Jetzt mein Senf zur Wärme:

Zitat:
1 abhäng von der Raumtemp?!?! weiß jetzt nich wirklich wie das ohne diese fehlende Angabe zu beantworten ist. Wird aber höchstwahrscheinlich c) sein


Ich gehe mal davon aus, dass das Wasser so oder so erwärm wird. Es geht nur darum, dass es möglichst langsam erwärmt wird.
Angenommen man wartet mit dem Dazugeben, dann erwärmt sich der eiskalte Liter ziemlich schnell, wegen einem (relativ)"großen" Temperatur unterschied.
Gibt man das heiße Wasser aber sofort hinzu wird die Temperaturdifferenz relativ zur Umgebungstemperatur kleiner. Somit wird das, nicht mehr soooo eiskalte Wasser, langsamer erwärmt.
--> Deshalb würde ich a) nehmen.

Zitat:
2 b


Keine Ahnung.....

Zitat:
3 hängt auch iwie davon ab wies mit dem Druck aussieht? normalerweise b)


Hier hab ich mir ein praktisches Beispiel gesucht: Das Knacken beim öffnen eines Marmeladen-Glases/Milchflasche kommt doch vom Unterdruck. Der Unterdruck wird erzeugt indem der Inhalt und oder das Glas wärmer waren beim abfüllen. Kühlt das Glas danach ab schrumpft die Luft im Glas zusammen und ... naja... das Volumen schrumpft.

Zitat:
5 b, b


Bei gleicher Wärmezufuhr siedet das Wasser schneller im Gebirge. Leicht nachzulesen auf Seite: 254
Da die Siedetemperatur aber auf Meereshöhe höher ist kann man dort schneller kochen. Ab einer bestimmten Höhe kann man sogar überhaupt keine Eier mehr Kochen. Also 5 a) , b)

Zitat:
6 a


Hier muss man zuerst in Kelvin umrechnen: 0°C entsprechen 273°Kelvin. 10°C entsprechen 283°K. Also sie sind linear abhängig. Durch ein paar mal umformen kommst du auf c) 313°C

bei 7 hab ich keine Ahnung.

Zitat:
11 b


Komisch gestellte Frage. Ich würde aber a) nehmen. Die Kühlstangen sind im Schrankinnern kalt während sie außerhalb des Schrankes heiß sein sollten um die "Wärme"(eigentlich ja Kälte. Allerdings muss man das relativ sehen. Und relativ zum absoluten Nullpunkt -273°C ist es im Kühlschrank warm) aus dem Kühlschrank nach draußen zu leiten.

Bei 15 sagt mein Bauchgefühl b) ich mein das steht an irgendeiner Stelle im Buch... wenn ich es nochmal lesen sollte poste ich die Seite.

Hoffe ich konnte weiterhelfen und hab nicht für noch mehr Verwirrung gesorgt.

Grüße
_________________
BU am 4+5.11.10 ✔
FQ am 15+16.3.11 ?
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Keywey
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Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 119

BeitragVerfasst am: Do Nov 11, 2010 8:06 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo erstmal :)
Ich bin noch neu im Forum, arbeite aber auch mit dem Buch "Denksport Physik" und würde auch gerne nochmal über die Fluidikfragen am Ende sprechen!

Ich gehe einfach mal Frage für Frage durch!

1) b, Der Strandball verdrängt 30l Wasser. Die Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft des verdrängten Wassers, also 300 N!

2) b, denn der 1000cm³ Balsaholzwürfel schwimmt ja und deswegen verdrängt er weniger Wasser und somit ist auch seine Auftriebskraft geringer! Der Eisenklotz hat zwar eine höhere Auftriebskraft, aber seine Gewichtskraft ist viel größer als die Auftriebskraft und somit sinkt er!

3) b, denn wenn sich der Eisenschrott im Boot befindet verdrängt er soviel Wasser, wie seine Gewichtskraft. Also eine so große Menge Wasser, die der Gewichtskraft des Schrotts entspricht! Wird der Schrott nun ins Wasser geworfen, verdrängt er nur noch sein Volumen, also weniger als seine Gewichtskraft und somit sinkt der Wasserspiegel!

4) b, siehe Aufgabe 3 ;)

5) c, denn die Auftriebskraft ändert sich nicht, bzw. (für größere Tiefen) der Betrag von Gewichtskraft-Auftriebskraft ändert sich nicht! In großen Tiefen (eigentlich auch in weniger großen Tiefen^^..) herrscht zwar am unteren Stück ein größerer Druck (rührt vom hydrostatischen oder auch Schweredruck!) als am oberen Stück des Bechers, allerdings nimmt der oben ja auch zu! Der Betrag von Druck unten minus Druck oben bleibt immer gleich!

6) c, denn a kann nicht stimmen, so etwas ist unmöglich, denn oben ist die Luft immer dünner und daher herrscht dort auch ein geringerer Druck! b geht auch nicht, denn dann würde der Ballon nicht fliegen. Wären der Druck außen, gleich dem Druck innen, könnte man sich auch vorstellen, dass der Ballon einfach mit Luft gefüllt ist!
c ist auch auf S.191 erklärt!

7) c, denn der Holzklotz verdrängt soviel Wasser, wie seiner Gewichtskraft entspricht! Daher wiegt der Behälter eben soviel wie der nur mit Wasser gefüllte! Anders würde das aussehen, wenn sich etwas auf dem Behälterboden befinden würde, also nicht schwimmen würde!

8) c, denn der dichtere Stoff sinkt in Flüssigkeiten ab!

9) c, denn a kann nicht stimmen. Die Dichte ist der Quotient aus m und Volumen! Verringert sich das Volumen, verringert sich auch die Masse und die Dichte bleibt konstant! b) kann auch nicht sein, denn

10) a, denn Quecksilber (13,55 g/cm³) ist dichter als Wasser (0,96 g/cm³) und hat somit stärkere "innere" Kräfte, die eine stärkere Reduktion der Oberfläche hervorrufen!

11) a, denn in dem engeren Teil des Rohres fließt das Wasser schneller. Daher herrscht dort ein geringerer Druck (auch auf die Blasen) und somit vergrößern diese sich!

12) c, (bin mir da nicht so sicher) Erklärungsversuch: Wenn der Druck dort geringer ist, drückt die Luft auf die Rakete oder den Jet ja von hinten und beschleunigt diesen dann!?

13) d, denn die Behälter sind alle auf gleicher Höhe mit Wasser gefüllt und das Wasser tritt bei allen Saughebern auf gleicher Höhe wieder aus. Die Füllhöhe ist für die Fließgeschwindigkeit entscheidend!

14) b, (?!?!?) Erklärungsversuch: Trotz des fehlenden Luftdrucks, gibt es doch immer noch einen Druckunterschied der Flüssigkeit, aufgrund der Schwerkraft ...oder?

15) b, wie Homer J schon sagte! Außerdem kann man bei Aufgabe 14 und 15 nicht unterschiedliche Antworten haben. Das wäre ja ein völliger Widerspruch!?

16) a, denn bei Punkt B herrscht ein geringerer Druck, da dort das Wasser schneller fließt!

17) (da schwanke ich, denn die Frage kann man meines erachtens zweideutig verstehen..) Fakt ist, dass bei rostigen Leitungen das Wasser durch zusätzliche Reibung verlangsamt wird und sich der Druck im Rohr also erhöht! Jetzt steht aber in der Frage, dass man auf rostige Leitungen prüft UND auf niedrigen Druck! Aber man prüft doch auf rostige Leitungen und HOHEN Druck, denn wenn in der Leitung hoher Druck herrscht, weiß man, dass die Leitung verrostet ist?! Also wäre doch b) richtig?!?!

18) c, (!?!?) Erklärungsversuch: Wasser hat eine geringere Dichte, somit drückt das Quecksilber stärker auf den Ausgang, allerdings ist die Masse von Quecksilber auch größer und daher ist Quecksilber träger! Daher sind beide gleichzeitig leer?!

19) c, denn nur bei dieser Spüle kann Wasser, was auf die "Ablage" spritzt, wieder in den Abfluss gelangen!

20) a (?!?!) Erklärungsversuch: Man sucht ja quasi nach dem Ort, wo der größte Druck zu stande kommen kann! Und das ist meines erachtens oben, allerdings ist das iwie schwer zu erklären :/

Mir wäre ganz lieb, wenn sich einige, die auch mit diesem Buch arbeiten oder gearbeitet haben, auf diese Nachricht mit ihren eigenen Erklärungen antworten :) Bei einigen Fragen bin ich mir ja auch nicht sicher!

Grüßchen, Keywey
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cockpit_recruit1
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Anmeldungsdatum: 13.06.2010
Beiträge: 37

BeitragVerfasst am: Di Nov 23, 2010 7:09 pm    Titel: Antworten mit Zitat

danke
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Momo100
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Anmeldungsdatum: 16.09.2010
Beiträge: 31
Wohnort: rodgau

BeitragVerfasst am: Di Dez 14, 2010 11:16 pm    Titel: Aufgabe Nr.33 Antworten mit Zitat

Also bei der Aufgabe 33 im Teil Schwerkraft/Mechanik hätte ich eher gedacht das die Antwort e ist. Eine Halbierung des Radius führt doch zur Verdopplung der Geschwindigkeit. F=mvr. Das wäre doch genau dasselbe wie a.
oder lieg ich da komplett falsch?
Question
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Keywey
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Anmeldungsdatum: 10.11.2010
Beiträge: 119

BeitragVerfasst am: Di Dez 14, 2010 11:26 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Momo,

Für die Zentrifugalkraft gilt: F= (m * v²) /r

m= Masse
v= Geschwindigkeit
r= Radius

Verdoppelt man nun den Geschwindigkeitsbetrag, so erzielt man eine vierfache Kraft, denn die Geschwindigkeitskomponente wird ja potenziert!

Würde man den Radius halbieren, so würde die Kraft verdoppelt!

In der Fragestellung wird aber nach der größten Kraft gesucht!

(Zitat: Wie wird diese Kraft am meisten erhöht?)

Grüße
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reik
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Anmeldungsdatum: 25.03.2007
Beiträge: 112
Wohnort: Berlin

BeitragVerfasst am: Do Dez 16, 2010 6:43 pm    Titel: Antworten mit Zitat

@Momo

F=m*Ѡ^2*r ist die auftretende Scheinkraft im bewegten Bezugssystem, welche Abhängig von der Winkelgeschwindigkeit ist. Bist du an der Kraft in Abhängigkeit der Bahngeschwindigkeit interessiert, ersetzt du in dieser Gleichung Ѡ mit v=Ѡ/r, dann folgt die genannte Gleichung für die "Zentrifugalkraft". Herleiten kann man das ganze beispielsweise wie folgt (wenn man sich sowas langfristig merken möchte führt kein Weg daran vorbei, sich etwas tiefgründiger damit auseinanderzusetzen):

Betrachte eine Masse, welche durch eine nach innen gerichtete Kraft auf eine Kreisbahn mit Abstand r gezwungen wird. Beschreibt man die Bewegung dieser Masse vektoriell in Polarkoordinaten (dabei wird x=r*cos(phi) und y=r*sin(phi) gesetzt und der Ortsvektor als x(t)=r*[cos(phi),sin(phi)] geschrieben, so kann man relativ simpel Überblick über die gesuchten Geschwindigkeiten und Beschleunigungen halten (ruhig auf ein Papier zeichnen und drüber nachdenken). Für den Ort dieser Masse folgt also

x(t)=r*[cos(phi),sin(phi)].

Die Geschwindigkeit dieser Masse, ergibt sich aus der zeitlichen Änderung des Ortes (der Ortsvektor x(t) wird also nach t, der Zeit, abgeleitet). Damit ergibt sich (x'(t)=v=Geschwindigkeit)

x'(t)=v=r*phi'*[-sin(phi),cos(phi)].

Dabei wurde angenommen, dass r zeitunabhängig ist (also eine Konstante) und das Sinus und Kosinus vom Winkel phi und dieser implizit von der Zeit abhängt (Kettenregel). Diese Gleichung offenbart schonmal die Gleichung v=r*Ѡ, wobei phi'=Ѡ ist (die zeitliche Änderung des Winkels Phi wurde einfach durch ein Omega umdefiniert - dies hat vor allem bei etwas anspruchsvolleren mathematischen Problemen wie Differentialgleichungen einen Nutzen [Verringerung der Ordnung beispielsweise] ... werden wenige hier jemals benutzen darum muss man es einfach als eine Definition ohne größeren Nutzen akzeptieren).

Um die Beschleunigungen zu finden, muss die zeitliche Änderung der Geschwindigkeit x''(t)=v'=a gebildet werden zu [beachte Produktregel und Kettenregel]

x''(t)=v'=a=r*phi''*[-sin(phi),cos(phi)]+r*phi'^2*[-cos(phi),sin(phi)]
=r*Ѡ'*[-sin(phi),cos(phi)]+r*Ѡ^2*[-cos(phi),sin(phi)].

Hierbei ist der orange Term unwichtig, denn die Masse erfährt keine Bahnbeschleunigung, die zeitliche Ableitung ist also Null. Somit bleibt nur noch der braune Term übrig. In diesem steckt die Zentripetalbeschleunigung, welche vektoriell zum Mittelpunkt der Kreisbahn gerichtet ist.

Betrachtet man nun Newtons zweites Gesetz ma=F und ersetzt die Beschleunigung mit der in Polarkoordinaten gerade hergeleiteten, so folgt:

m*r*Ѡ^2=F.

Ersetzt man hier nun noch die Winkelgeschwindigkeit mit der Bahngeschwindigkeit die ebenfalls hergeleitet wurde, so folgt

(m*v^2)/r=F.

Man muss sowas auf keinen Fall für die BU oder so verstanden haben, ich habe mich aber immer gewundert wo der ganze Kram eigentlich herkommt und hatte recht große Schwierigkeiten Intuition für diese Gleichungen zu entwickeln. Vielleicht hilft es einen von euch, dem es ähnlich ergeht Very Happy

Grüße

PS: Die ganze Herleitung wird wesentlich kompakter wenn sich das Koordinatensystem selbst mitdreht, dann hat man keine Sinus und Kosinus Sachen am Start, dies erfordert jedoch etwas mehr Übung (zeitliche Ableitung der Einheitsvektoren) - darum ist es alles ein bisschen klobig von der Notation hier geworden.
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Tervasrantaa
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Anmeldungsdatum: 16.03.2010
Beiträge: 182
Wohnort: Wien 8.

BeitragVerfasst am: Do Dez 16, 2010 8:31 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Meine Fresse Laughing
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eXaByte
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Anmeldungsdatum: 06.06.2010
Beiträge: 90
Wohnort: near FRA

BeitragVerfasst am: Do Dez 16, 2010 9:41 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Da hat jemand zu viel Zeit... Very Happy
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